2024鲁科版高中物理必修第三册同步练习--第2节　电磁感应现象及其应用

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2024鲁科版高中物理必修第三册同步
第2节　电磁感应现象及其应用
基础过关练
题组一　磁通量
　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2022江苏连云港陡沟中学模拟)磁通量可以形象地理解为“穿过某个面的磁感线的条数”。如图所示磁场中,S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈,穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0。下列判断正确的是 (　　)
A.Φ1最大 B.Φ2最大
C.Φ3最大 D.Φ1、Φ2、Φ3相等
2.如图所示,闭合线圈abcd水平放置,其面积为S,匝数为n,
线圈与匀强磁场B的夹角为θ=45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°,则线圈在初、末位置磁通量的改变量的大小为 (　　)
A.0 B.BS
C.nBS D.无法计算
题组二　电磁感应现象
3.(2022辽宁锦州北镇满族高级中学月考)如图所示,A、B两回路中各有一开关S1、S2,且回路A中接有电源,回路B中接有灵敏电流计,下列操作及相应的结果可能的是 (　　)
A.先闭合S2,后闭合S1的瞬间,电流计指针偏转
B.S1、S2闭合后,在断开S2的瞬间,电流计指针偏转
C.先闭合S1,后闭合S2的瞬间,电流计指针偏转
D.S1、S2闭合后,在断开S1的瞬间,电流计指针偏转
4.在如图所示的条件下,闭合的矩形线圈中能产生感应电流的是 (　　)
题组三　电磁感应现象的应用
5.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌,为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动。如图所示,无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 (　　)
A B
C D
能力提升练
题组一　磁通量的理解与计算
　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2022湖北期末)如图所示,将一大一小两个不太大的正方形闭合导线框水平固定在同一高度上,两个线框的中心重合。在它们的上方某处有一条形磁铁由静止开始下落,磁铁在下落过程中正好从两个线框的中心穿过而不与线框接触,磁铁最终落在水平地面上。在磁铁穿过线框的过程中,下面说法正确的是 (　　)
A.穿过两个线框的磁通量都一直在增大
B.两个线框中都会产生感应电流
C.当条形磁铁的中心正好和线框的中心重合时,大线框中的磁通量大于小线框中的磁通量
D.当条形磁铁的中心正好和线框的中心重合时,大线框中的磁通量小于小线框中的磁通量
2.(2023山东安丘教学研究室期中)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在磁场中,磁场方向与水平面夹角θ=30°。一金属棒MN与磁场方向垂直,并垂直于CD、EF在框架上向右以速度v=1 m/s做匀速运动。t=0时,磁感应强度B0=2 T,此时金属棒到达的位置恰好使左侧回路构成一个长为L=1 m的正方形。
(1)求t=0时刻,金属棒与框架所围成回路的磁通量Φ0;
(2)为使金属棒MN中不产生感应电流,从t=0开始,推导出磁感应强度B随时间t变化的关系式。
题组二　产生感应电流的条件
3.(2022湖北孝感期中)下列情况能产生感应电流的是 (　　)
A.如图甲所示,导体棒Oc以O点为轴在导轨ab上以角速度ω转动时
B.如图乙所示,导体框在匀强磁场中向右加速运动时
C.如图丙所示,开关S闭合或断开时
D.如图丙所示,开关S闭合时滑动变阻器的滑片向左匀速滑动
4.(2023河南洛阳宜阳一中期中)如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ。在下列过程中,一定能在回路里产生感应电流的是(0°<θ<90°) (　　)
A.ab向右运动,同时使θ减小
B.使磁感应强度B减小,θ角同时也减小
C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B
D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角
第2节　电磁感应现象及其应用
基础过关练
1.A 2.B 3.AD 4.B 5.A
1.A　磁通量表示穿过某个面的磁感线条数的多少,从题图中可看出穿过S1的磁感线条数最多,穿过S3的磁感线条数最少,故A正确。
2.B　设在初位置穿过线圈的磁通量为正,则在初位置Φ1=BS sin θ=BS,在末位置Φ2=-BS cos θ=-BS,则初、末位置磁通量的改变量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BS,故选B。
3.AD　回路A中有电源,当S1闭合后,回路中有电流,在回路的周围产生磁场,回路B中有磁通量,在S1闭合或断开的瞬间,回路A中的电流从无到有或从有到无,电流周围的磁场发生变化,从而使穿过回路B的磁通量发生变化,产生感应电动势,此时若S2是闭合的,则回路B中有感应电流,电流计指针偏转。所以选项A、D正确。
4.B　选项A、C中线圈内的磁通量始终等于零,D中磁通量不发生变化,故均没有感应电流,B中线圈内的磁通量一直发生变化,能产生感应电流,B正确。
归纳总结　穿过闭合回路的磁通量发生变化,大致有以下几种情况:
(1)磁感应强度B不变,线圈面积S发生变化;
(2)线圈面积S不变,磁感应强度B发生变化;
(3)磁感应强度B和线圈面积S同时发生变化,此时可由ΔΦ=Φ2-Φ1计算并判断磁通量是否变化;
(4)线圈面积S不变,磁感应强度B也不变,但二者之间夹角发生变化。
5.A　感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化。在A图中紫铜薄板上下及左右振动时在磁场中的部分有时多有时少,磁通量均会发生变化,产生感应电流,紫铜薄板受到安培力,阻碍系统的振动,故A正确;而B、C、D三个方案的衰减效果均没有A的好,故B、C、D错误。
能力提升练
1.BD 3.ACD 4.A
1.BD　穿过两个线框的磁通量都先增大后减小,故A错;两个线框闭合且有磁通量变化,所以都会产生感应电流,故B正确;在磁体内部,磁感线从S极指向N极,而在磁体外部,磁感线从N极指向S极,当条形磁铁的中心正好和线框中心重合时,线框越大,磁感线抵消部分越多,故大线框中的磁通量小于小线框中的磁通量,故C错误,D正确。
2.答案　(1)1 Wb　(2)B=(T)
解析　(1)由磁通量定义可知Φ0=B0S=B0L2 sin θ,解得Φ0=1 Wb。
(2)设经过时间t,磁感应强度为B,这一过程中金属棒运动的距离为x=vt,此时的磁通量为Φ=BL(L+x) sin θ,为不产生感应电流,则应使磁通量不变,即BL(L+vt) sin θ=B0L2 sin θ,解得B=(T)。
3.ACD　图甲中回路的磁通量变化,产生感应电流,A正确。图乙中回路磁通量不变,不会产生感应电流,B错误。图丙中开关闭合或断开时,电流变化,产生的磁场变化,穿过上方闭合回路磁通量变化,产生感应电流,C正确;当滑动变阻器的滑片向左匀速滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,则电路中的电流变小,产生的磁场变化,穿过上方闭合回路磁通量变化,产生感应电流,D正确。
4.A　设开始时闭合回路的面积为S,根据题意可知穿过该回路的磁通量表达式为Φ=BS cos θ。A选项中S增大,θ减小,cos θ增大,则Φ增大,回路中能产生感应电流,选项A正确。B选项中磁感应强度B减小,θ减小,cos θ增大,则Φ可能不变,故B选项错误。C选项中S减小,B增大,Φ也可能不变,故C错误。D选项中S增大,B增大,θ增大,cos θ减小,Φ也可能不变,故D错误。
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